作者:柏林查理大学 三维重建显示大细菌核糖体亚单位的前体和结合的辅助蛋白
信用:尼古拉/查理特
核糖体的形成被认为是新抗菌剂的潜在目标
柏林查理大学的研究人员对这一多方面的过程有了新的见解
核糖体成分的形成涉及多个辅助蛋白，它们像管弦乐队中的乐器一样，以协调的方式相互作用
这些辅助蛋白质中的一种——蛋白质客体——充当导体，指导整个过程
这项研究首次基于图像重建了这一过程，并发表在《分子细胞》杂志上
核糖体是所有活细胞的基本组成部分
它们通常被称为“分子蛋白质工厂”，将遗传信息转化为相连的氨基酸链，这些氨基酸链又被称为蛋白质
蛋白质生物合成的过程在所有细胞中都是相同的，甚至在细菌(包括广为人知的肠道细菌大肠杆菌)中也是如此
如果这个过程不能发生，细胞死亡；单细胞生物(如大肠杆菌
大肠杆菌和其他细菌)不能存活
研究人员希望利用这种情况开发新的抗生素药物
对这些新药的需求不仅是抗生素耐药性增加以及新的多药耐药菌株出现和传播的结果，也是因为很久以前就出现了一类新的抗生素物质
一种新型抗生素可能被设计成以抑制核糖体组装的方式干扰核糖体的形成
“我们目前正处于病毒大流行之中，这是一个巧合
下一次大流行可能很容易是由细菌引起的，因为细菌抗生素耐药性和多药耐药性都在跨越物种界限迅速传播，”该研究的最后一位作者教授解释说
医生
克里斯蒂安·斯派恩，查理特医学物理和生物物理研究所所长
他补充道，“因此，我们基础研究的长期目标是为新抗生素的开发做出贡献
“查理特研究人员与柏林马克斯·德尔布吕克分子医学中心和康斯坦茨大学的同事一起，探索了核糖体形成的早期阶段，以确定该过程中可能作为新的抗菌和抗微生物药物靶点的点
核糖体由两个亚单位组成:一个较大的亚单位和一个较小的亚单位
作为他们最新努力的一部分，该团队由Dr
查理特医学物理和生物物理研究所的赖纳·尼古拉专注于研究大肠杆菌中较大的核糖体亚单位的性质和发展
大肠（杆）菌的
为了找到新抗生素的潜在目标，研究人员希望分离并可视化这个较大亚单位的前体阶段
为了做到这一点，他们想使用亚单位的纯形式，我
e
尽可能接近其自然状态
研究人员第一次不仅成功地从细菌细胞中分离出一种这样的前体(在这种情况下，E
大肠杆菌)，但也可以用接近原子分辨率的低温电子显微镜成像来观察它
第一作者Dr
尼古拉
研究小组选择了一种微创方案，以便将细菌细胞需要操作的程度降至最低
核糖体形成过程中的一个关键因素，蛋白质ObgE，被标记为“链球菌标签”
“这一步包括‘基因敲入’程序——将遗传信息插入细菌基因组
这样处理过的细菌只会产生明显的目标
对细胞进行微小处理后，可以用电子显微镜观察这个物体
链球菌标签首次使研究人员能够研究整个复合体
这是因为辅助蛋白ObgE有效地携带了更大的核糖体亚单位的前体
结果令人惊讶
尼古拉解释道:“我们发现这种前体被多种辅助蛋白所覆盖，它们或者相互作用，或者直接相互交流
ObgE蛋白在这一过程中起着关键作用，有效地指导和协调它
“这可能成为新药的目标，通过抑制功能性核糖体的组装来阻止细菌的生长
该团队希望使用类似的策略来进一步深入了解细菌核糖体亚单位的发展，并增强他们对分子水平上相关生物过程的理解
之前在查理特和马克斯·普朗克分子遗传学研究所进行的研究已经产生了关于核糖体基本结构和这些细胞蛋白质工厂必须经历的成熟过程的各个步骤的有价值的信息
虽然所有这些早期的见解都是基于体外研究，但研究人员知道，大染色体亚单位的形成只能在活细胞中观察到
因此，他们努力的最新一步是至关重要的:为了确定新的细胞药物靶点，有必要了解细菌中核糖体形成的过程与人类细胞中核糖体形成的过程有何不同
“我们已经在这方面取得了一些进展，”博士说
尼古拉
“我们能够揭示原核生物(如细菌)和真核生物(其遗传信息包含在细胞核内的生物体)之间保守和不同的进化特征的存在
“如果我们既要针对细菌特有的特征，又要保护人类细胞免受不必要的副作用，这些发现是很重要的
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